骨质疏松骨微观力学性能退变影响破骨细胞生物学功能的机理研究

目的骨质疏松症严重威胁着人们的生命健康,亟需清晰认识其病理机制。在破骨细胞主导的骨质过度流失中,骨微观结构的影响不可忽视,尤其是矿化胶原纤维,然而,骨质疏松骨纳米结构与破骨细胞间相互作用规律的研究仍较少。方法通过卵巢切除术构建骨质疏松骨大鼠模型,8周后取出股骨做宏观力学性能评价,原子力显微镜(AFM)表征抛光骨片试样的微观结构、力学性质。RAW264.7细胞共培养于不同生理状态的股骨片表面,含50 ng/m L RANKL的基本培养基诱导;第9天,取出骨片试样,AFM观察破骨细胞的行为及骨吸收情况、骨吸收陷窝表面。结果宏观力学测试结果表明骨质疏松大鼠股骨的力学性能发生退变,AFM结果显示,相较于健康骨,骨质疏松骨在纳米尺度的矿物聚集体颗粒尺寸较小,弹性模量较大,表明微观结构趋向于脆性发展。细胞实验显示,在骨质疏松骨中,破骨细胞与骨吸收陷窝数量、面积均较大,骨吸收陷窝区域的胶原暴露更明显,弹性模量较小,表明破骨细胞在骨质疏松骨中的骨吸收程度更强。结论骨质疏松骨微观结构及力学性能的退变会增强破骨细胞的骨吸收功能。本研究为深入揭示骨质疏松症的恶性循环发展机理提供了新的思路,未来工作将从动态力学刺激的角度探究骨质疏松症发生发展机制。